常州鑫旺儀表有限公司磁翻柱液位計如何更有效地測量天然氣
作者:常州鑫旺儀表有限公司
2021-08-07
在天然氣應(yīng)用中，磁翻柱液位計通常比機械式儀表具有更好的性能，更高的可靠性和更低的資本和擁有成本。那么磁翻柱液位計如何更有效地測量天然氣。
天然氣工業(yè)是許多全球經(jīng)濟的關(guān)鍵部分。據(jù)稱，在公共領(lǐng)域1,2中，到2040年，天然氣能源消耗量將達到世界能源需求的23％。它是增長***快的燃料，在 2011年至2016年間每年增長約1.7％。這表示預(yù)計消耗量為820千萬億英熱單位的天然氣。對石油和天然氣行業(yè)而言，顯著的重要性在于非常規(guī)天然氣生產(chǎn)與傳統(tǒng)資源的顯著增長，此外，對于涵蓋整個天然氣價值鏈的計量的極其重要的要求。液位計對于量化從井口到火焰點的氣體的大量運動是必不可少的。
天然氣行業(yè)的公司有嚴格的運營需求。他們需要準確的液位計技術(shù)來測量和分析整個價值鏈中的天然氣質(zhì)量和數(shù)量。該行業(yè)將其儀表分類為：（1）傳統(tǒng); 或（2）新技術(shù)。這是一個基于歷史時間軸的相對分類，延伸到許多技術(shù)世紀。在公布的材料中經(jīng)常使用這一術(shù)語，例如磁翻柱液位計世界市場，第3版，一種致力于磁翻柱液位計的營銷報告。3然而，傳統(tǒng)的流量測量設(shè)備在某些應(yīng)用中可能不安全且安裝和維護成本高，這就是開發(fā)新技術(shù)的原因。
一種這樣的新技術(shù)是基于超聲的流量測量。對于干燥，潮濕或腐蝕性和磨蝕性氣體的天然氣工藝，或需要雙向測量且壓降***小或沒有壓降的超聲波測量裝置，超聲波測量裝置通常比機械式儀表具有更好的性能，更高的可靠性和更低的資金和擁有成本。
超聲波用于電子，導航，工業(yè)和安全應(yīng)用。它還用于醫(yī)學中以觀察身體的內(nèi)部器官。在日常生活中，可聽聲音的例子圍繞著我們，而人類幾個世紀以來一直在追求對聲音影響的更深層次的了解。聲速（有時稱為聲速）已知是聲音在特定條件下在給定介質(zhì)中傳播的速度。
******個已知的測量空氣（氣體）聲速（SoS）的嘗試是皮埃爾?加森迪（Pierre Gassendi），他在1635年計算了遠程大炮的粉末閃光和后來發(fā)出的爆炸之間的延遲。到1700年代早期，使用火炮的聲速估計值在現(xiàn)代值的0.5米/秒（1.64英尺/秒）范圍內(nèi)。Isaac Newton（1642年至1727年）在“公主”第二卷第49號提案中對SoS的******次分析確定證實了這一點。對于典型環(huán)境溫度下的海平面空氣，他計算出的值為298米/秒（979英尺/秒），太低了約15％，真實值接近340米/秒（1116英尺/秒） S）。然而，牛頓構(gòu)思的基本方法基本上是正確的。早在19世紀，
盡管基于超聲波的技術(shù)***近才被使用，但是以這種或那種形式的計量已經(jīng)存在了許多世紀?？勺匪莸?0世紀30年代的記錄表明使用了多普勒技術(shù)，并且大約在1970年使用了傳輸時間法。值得注意的是，在考慮特定的***終用途或應(yīng)用時，所有計量技術(shù)都是有效的; 然而，財政燃氣表的過境時間的******使用在過去40多年中已經(jīng)發(fā)展。參考在任何單個專用計量裝置內(nèi)采用多于一個測量點（稱為“路徑”）的儀表記錄重大進展。
在過去的30年中，氣體超聲波多路徑儀表已從工程實驗室轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛的商業(yè)用途，作為衡量財務(wù)會計氣體量的主要選擇裝置。計量路徑布置在各種設(shè)計者/制造商之間明顯不同（通過物理配置/位置），但是基本的基本原理保持不變。
公布的標準4,5,6,7的開發(fā)通常會增加***終用戶對特定計量技術(shù)的信心，其中***著名的超聲波示例是美國天然氣協(xié)會報告第9.4號。毫無疑問，隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，對公正標準的要求呈指數(shù)級增長，并且通常表明該技術(shù)的采用率。
標準不時更新，以便與大多數(shù)部分的技術(shù)及其市場發(fā)展保持一致，這些部分基于來自大量來源的經(jīng)驗學習。從制造商到特定技術(shù)***終 用戶，校準設(shè)施，獨立研究機構(gòu)，型式測試和審批機構(gòu)，獨立顧問，其他技術(shù)代表以及具有技術(shù)接觸點的任何其他方的來源。
用于在線驗證磁翻柱液位計的操作員儀表板（圖片由霍尼韋爾過程解決方案提供）
由于以下特點和優(yōu)點，天然氣管道公司接受了多路磁翻柱液位計：
可靠性
重復性
容量
可調(diào)比
低維護
采用財政計量應(yīng)用的行業(yè)標準
基于狀態(tài)的監(jiān)控（在線，實時）。
如果要考慮超聲波儀表在貿(mào)易交接或分配計量中的具體應(yīng)用，就會有大量公布的數(shù)據(jù)來源，直接響應(yīng)已發(fā)布的標準，其中可以看出優(yōu)化的路徑布局將是一個三 - 設(shè)計的三維元素。這種布局在理想和嚴重擾動的流動條件下提供復雜，準確和可重復的測量。其中一種路徑布局***初是在20世紀90年代開發(fā)的; 雖然在標準文件中可以看到其他多路徑儀表的例子。這種獨特的六通道布置針對三維精度進行了優(yōu)化，與傳統(tǒng)的二維路徑相比具有性能優(yōu)勢。該設(shè)計的三維元素如下所示。
實際上，用于財務(wù)測量的所有磁翻柱液位計都是在計量可追溯測試實驗室進行流量校準。流量測試在液位計的工作范圍內(nèi)的多個點進行，以表征其性能曲線。然后計算儀表系數(shù)并應(yīng)用于校正輸出到實驗室的可追溯和認證參考標準。
現(xiàn)代超聲波測量儀的一個優(yōu)點是，一旦儀表進行流量校準，診斷評估就可以描述性能（即由于設(shè)備操作元件中的故障導致的儀表系數(shù)偏移，例如換能器和/或處理電子設(shè)備），以便頻繁（通常）雖然一些監(jiān)管機構(gòu)要求按設(shè)定的時間間隔重新進行認證，但這些要求因地方管轄權(quán)而異，因此通常不需要每個日歷年進行一次重新校準。這種診斷評估的復雜性正在增加，并且受到在線和實時驗證設(shè)備以確保其***佳性能的***終要求的推動。
所有商業(yè)上可行的氣體磁翻柱液位計都提供指示儀表操作條件的診斷輸出，直至并且包括判斷測量的總體流量輸出是否準確的能力。這些診斷已經(jīng)發(fā)展了幾十年，并且須***繼續(xù)這樣做才能實現(xiàn)***佳的計量性能。儀表工作原理的性質(zhì)有助于定義這些輸出以及它們的解釋，其中更廣泛使用的術(shù)語是基于條件的監(jiān)測（CBM）。CBM是一個單獨的儀表的離散診斷的集合，它被帶入一個專用軟件，幫助***終用戶解釋各種數(shù)據(jù)集。組合數(shù)據(jù)集以創(chuàng)建更直觀的圖形表示，通常，
運輸時間超聲波儀表依賴于使用準確定時測量和已知幾何形狀（即路徑長度和角度）的聲波脈沖的傳輸和隨后識別，以準確地測量氣體速度。制造商已將信號（脈沖）識別和處理算法以及高精度時鐘結(jié)合在一起，以進行定時測量。因此，信號生成，信號接收，信號強度，信噪比和時鐘精度是準確可靠的儀表性能的基礎(chǔ)。幾十年來已經(jīng)注意到診斷，例如儀表的信號強度，其中已知強度是應(yīng)用于測量系統(tǒng)的電子放大的倒數(shù)。在實施專用軟件之前，當然在數(shù)字電子之前，
***強大且經(jīng)過驗證的CBM結(jié)果之一是考慮多路徑儀表的路徑比分析。路徑比率的分析可以提供大量關(guān)于儀表對其位置內(nèi)的實際流體液壓系統(tǒng)的響應(yīng)的信息。在受干擾和非理想的流體流動條件下，定義為流動剖面未完全開發(fā)和經(jīng)典，在這樣的路徑分析中包含有價值的信息。然而，應(yīng)該注意的是，在許多情況下，沒有單一診斷的單一分析，而是幾種的組合。這是技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展的地方。許多***終用戶熱衷于繼續(xù)探索在線原位驗證的主題，其中CBM是成功的關(guān)鍵。
在線和現(xiàn)場驗證是保管轉(zhuǎn)移和分配計量領(lǐng)域內(nèi)磁翻柱液位計持續(xù)增長的關(guān)鍵。在許多裝置中，移除和重新校準這種儀表的成本是運營支出的***大貢獻者之一，而***終用戶也希望在預(yù)定的審計線索內(nèi)保持可追溯性。通過專用軟件包即時呈現(xiàn)CBM須***繼續(xù)發(fā)展變得更加直觀，但它也須***發(fā)展為數(shù)據(jù)歷史分析。大量數(shù)據(jù)歷史存檔存在于許多包含流量數(shù)據(jù)的***終用戶業(yè)務(wù)中。創(chuàng)建并隨后分析更大的CBM數(shù)據(jù)是行業(yè)從數(shù)據(jù)檔案中實現(xiàn)體驗式學習的未來必要條件。隨著單個數(shù)據(jù)集的數(shù)量增加，由于總的CBM打包數(shù)據(jù)是在歷史檔案館中收集的，因此其中包含的信息須***是未知的，因為沒有后續(xù)的分析。該主題屬于審核領(lǐng)域，在未來應(yīng)用磁翻柱液位計進行貿(mào)易交接和分配計量的過程中，需要做大量的工作。
展望未來，天然氣 - 傳統(tǒng)和非常規(guī)數(shù)字在全球經(jīng)濟中仍將繼續(xù)受到巨大需求，因此，對計量的要求也是如此。因此，現(xiàn)有的和新的標準可能會發(fā)展并出現(xiàn)。由于燃氣計量行業(yè)的大多數(shù)工業(yè)供應(yīng)商都在全球范圍內(nèi)運營，如果各個區(qū)域標準的某些要素在可行的情況下全球一致，將會有所幫助。
根據(jù)安裝基礎(chǔ)，磁翻柱液位計的增長被認為是必不可少的，從***終用戶的角度來看，基于狀態(tài)的監(jiān)測繼續(xù)變得更加直觀，并且它可以用作決定重新校準頻率的基礎(chǔ)。已安裝的儀表。至關(guān)重要的是，特別是對于審計而言，是持續(xù)要求分析個別儀表的歷史數(shù)據(jù)集，從而產(chǎn)生新的體驗式學習。
在展望未來時需要考慮的一個非常具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域是過程歷史數(shù)據(jù)檔案，它引發(fā)了“虛擬計量”這一主題，這是本文之外的一個主題，它可以顯著降低任何驗證活動的不確定性。然而，可以認為這種方法可以導致磁翻柱液位計的原位校準的***終目標，其本身就是在工業(yè)中討論的廣泛主題。這是一個持續(xù)了二十多年的討論，但也許這篇文章中有關(guān)于如何在未來實現(xiàn)這一目標的線索。
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